JPH09283740A - Electrostatic induction type thyristor - Google Patents

Electrostatic induction type thyristor

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JPH09283740A
JPH09283740A JP9577996A JP9577996A JPH09283740A JP H09283740 A JPH09283740 A JP H09283740A JP 9577996 A JP9577996 A JP 9577996A JP 9577996 A JP9577996 A JP 9577996A JP H09283740 A JPH09283740 A JP H09283740A
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JP
Japan
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type
region
cathode
layer
anode
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JP9577996A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Hanakura
満 花倉
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a static induction type thyristor suited for high frequency use by mutually connecting metal cathode electrodes formed on an n-type cathode region and other plane of a semiconductor substrate to thereby reduce the base thickness. SOLUTION: A base layer 5 is formed through an insulation film (SiO2 ) 8 on one plane of an SOI substrate 9. A cathode metal electrode 11 on the other plane is connected to the electrode 1 formed on cathode layers 3. An anode electrode 16 is formed on the same plane at specified distance from the cathode layers 3 on the base layer 5 and gate layer 4. The withstanding voltage is shared with gaps between the cathode and anode layer 3 and 16 and between the substrate 9 and anode layer 16. This allows the thickness of the base layer 5 to be less than a half that of a longitudinal element. Thus it is expectable to improve the switching characteristic by the reduction of the base layer thickness.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は静電誘導型サイリス
タ(または電界制御サイリスタ:Field Cont
rolled Thyristor)に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrostatic induction thyristor (or an electric field control thyristor: Field Cont).
Rolled Thyristor).

【0002】[0002]

【従来の技術】自己消弧形の半導体デバイスは電力変換
の容易さから各分野の応用機器に使用されているが、電
気エネルギーの高効率利用のためには、高速動作が可能
でかつ低損失なデバイスの開発が強く望まれている。静
電誘導型サイリスタ(以下SIサイリスタと略称する)
は高電圧、大電流領域で高速動作可能な次世代の電力用
半導体デバイスとして注目されており、電力分野への適
用面から現在ゲートターンオフサイリスタ(GTO)で
達成されているピーク繰り返しオフ電圧4500V、繰
り返し可制御オン電流3000Aクラス以上のデバイス
の出現が望まれるようになってきた。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices of self-arc-extinguishing type are used in applied equipment in various fields because of the ease of power conversion. However, in order to use electric energy with high efficiency, high speed operation and low loss are possible. There is a strong demand for the development of advanced devices. Static induction type thyristor (hereinafter abbreviated as SI thyristor)
Has attracted attention as a next-generation power semiconductor device capable of high-speed operation in a high-voltage, large-current region. From the aspect of application in the power field, the peak repetitive off-voltage of 4500V, which is currently achieved by a gate turn-off thyristor (GTO), The advent of devices with a repeatable controllable on-current of 3000 A class or more has been desired.

【0003】図9は従来のSIサイリスタの要部の断面
構造を示しており、1はカソード金属電極、2はゲート
金属電極、3はカソード層(N型カソード領域)、4は
ゲート層(P型ゲート領域)、5はベース層(N
-層)、6はアノード層(P型アノード領域)、7はア
ノード金属電極である。
FIG. 9 shows a sectional structure of a main part of a conventional SI thyristor. 1 is a cathode metal electrode, 2 is a gate metal electrode, 3 is a cathode layer (N type cathode region), 4 is a gate layer (P Type gate region), 5 is a base layer (N
- layer), 6 anode layer (P-type anode region), 7 is the anode metal electrode.

【0004】このSIサイリスタはN-型の基板5の一
方の主面にP型のアノード層6を形成し、その反対側の
主面にP型のゲート層4およびN型のカソード層3を交
互に配置した構造のデバイスである。SIサイリスタは
図示破線で囲まれた単位エレメントを複数個並列に動作
させることにより電流容量を増すことが可能なデバイス
である。
In this SI thyristor, a P-type anode layer 6 is formed on one main surface of an N - type substrate 5, and a P-type gate layer 4 and an N-type cathode layer 3 are formed on the other main surface. It is a device having a structure in which they are alternately arranged. The SI thyristor is a device capable of increasing the current capacity by operating a plurality of unit elements surrounded by a broken line in the drawing in parallel.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】SIサイリスタは変換
効率が他の電力半導体素子に比べて高い。このため高圧
大容量のSIサイリスタが実現できれば、エネルギー応
用分野での進歩が期待できる。SIサイリスタは数千か
ら数十万個の単位SIサイリスタからなり、この各々の
単位SIサイリスタが並列に動作することにより大電流
をオン、オフできる素子である。
The conversion efficiency of SI thyristors is higher than that of other power semiconductor devices. Therefore, if a high-voltage and large-capacity SI thyristor can be realized, progress in the energy application field can be expected. The SI thyristor is composed of thousands to hundreds of thousands of unit SI thyristors, and each of the unit SI thyristors operates in parallel to turn on and off a large current.

【0006】したがってSIサイリスタの最大可制御電
流(ターンオフ電流)を向上させるには、素子面積を広
くして単位SIサイリスタの数を増やしてやれば良い。
また高圧にするには、ベース領域の厚みを増してやれば
良い。しかしながら、ベース厚みの増加は定常損失とス
イッチング損失の著しい増加をもたらし、高速動作がで
きなくなってしまう。
Therefore, in order to improve the maximum controllable current (turn-off current) of the SI thyristor, it is sufficient to increase the element area and increase the number of unit SI thyristors.
To increase the pressure, the thickness of the base region may be increased. However, an increase in the base thickness causes a significant increase in steady loss and switching loss, making it impossible to operate at high speed.

【0007】そこでベース厚みの増加をできるだけ小さ
くするために、nベース層にnバッファ層を付加したい
わゆるpinベース構造がよく用いられていた。しかし
ながら、pin構造により薄くできるベース厚みはたか
だか1/3程度であり、これにより実現できるスイッチ
ング周波数は2000V級以上の素子で数KHZ以下で
あった。これ以上高周波化するには何等かの方法でドラ
スチックにベース厚みを薄くしてやる必要があった。
Therefore, in order to make the increase in the base thickness as small as possible, a so-called pin base structure in which an n buffer layer is added to the n base layer is often used. However, the base thickness can be reduced by the pin structure is at most about 1/3, which switching frequency can be realized by were several KH Z Hereinafter 2000V grade or more elements. In order to achieve higher frequencies, it was necessary to drastically reduce the base thickness by some method.

【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、ベース厚みを薄くして高周波化を図った静
電誘導型サイリスタを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an electrostatic induction type thyristor in which the thickness of the base is reduced to achieve high frequencies.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】(1)本発明は、半導体
基板と、該半導体基板の一方の面に絶縁膜を介して形成
されたN型高比抵抗半導体ベース基板と、該N型高比抵
抗半導体ベース基板の表面の所定部位に設けられた複数
のスリット状のN型カソード領域と、前記N型高比抵抗
半導体ベース基板の前記と同一表面の他の部位に設けら
れたP型アノード領域と、前記N型カソード領域を取り
囲むように形成された、電流のオン、オフ制御を行うた
めのP型ゲート領域とを備え、前記N型カソード領域上
および前記半導体基板の他方の面にカソード金属電極を
各々設け、それらカソード金属電極どうしを接続して構
成したことを特徴とし、(2)前記N型高比抵抗半導体
ベース基板とP型アノード領域の間に比較的高濃度のN
型バッファ層が形成されていることを特徴とし、(3)
前記複数のP型ゲート領域のうち、前記P型アノード領
域に最も近い領域は、他のP型ゲート領域よりも深く形
成されていることを特徴と(4)前記複数のP型ゲート
領域は、前記P型アノード領域に近くなるにつれて深く
形成されていることを特徴とし、(5)前記深く形成さ
れるP型ゲート領域は、トレンチ溝を形成した後に形成
されていることを特徴とし、(6)前記深く形成される
P型ゲート領域は、トレンチ溝を形成せずに不純物拡散
により形成されていることを特徴とし、(7)前記深く
形成されるP型ゲート領域は、トレンチ溝を形成せずに
不純物拡散により形成するとともに、エピタキシャル成
長により埋め込んだP型埋め込み層と接続させて形成す
ることを特徴とし、(8)前記P型アノード領域と前記
N高比抵抗半導体ベース基板は、アノード金属電極によ
り短絡されていることを特徴とし、(9)前記P型アノ
ード領域と、該領域に最も近いP型ゲート領域の間に、
前記P型ゲート領域よりも深く、且つゲート金属電極に
接続されないP型層を設けたことを特徴としている。
(1) The present invention provides a semiconductor substrate, an N-type high specific resistance semiconductor base substrate formed on one surface of the semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and the N-type high resistance substrate. A plurality of slit-shaped N-type cathode regions provided on a predetermined portion of the surface of the specific resistance semiconductor base substrate, and a P-type anode provided on another portion of the same surface of the N-type high specific resistance semiconductor base substrate. A region and a P-type gate region formed so as to surround the N-type cathode region for ON / OFF control of current, and a cathode is provided on the N-type cathode region and the other surface of the semiconductor substrate. It is characterized in that each metal electrode is provided and the cathode metal electrodes are connected to each other, and (2) a relatively high concentration of N is provided between the N-type high resistivity semiconductor base substrate and the P-type anode region.
A mold buffer layer is formed, (3)
In the plurality of P-type gate regions, a region closest to the P-type anode region is formed deeper than the other P-type gate regions, (4) The plurality of P-type gate regions, It is characterized in that it is formed deeper as it gets closer to the P-type anode region, and (5) the deeply formed P-type gate region is formed after forming a trench groove, (6) ) The deeply formed P-type gate region is formed by impurity diffusion without forming a trench groove, and (7) the deeply formed P-type gate region does not form a trench groove. (8) The P-type anode region and the N high resistivity semiconductor Over scan substrate is characterized by being short-circuited by the anode metal electrode (9) and the P-type anode region, between the nearest P-type gate region to region,
A P-type layer deeper than the P-type gate region and not connected to the gate metal electrode is provided.

【0010】(10)請求項1の発明において、N型カ
ソード領域とP型アノード領域はN型高比抵抗半導体ベ
ース基板の同一表面側に設けられているので、耐電圧は
P型アノード領域とN型カソード領域の間だけでなく、
P型アノード領域と半導体基板の間にも分担して印加さ
れる。これによりN型高比抵抗半導体ベース基板の厚み
は従来の縦型素子に比べて半分以下にすることができ
る。また前記のように耐電圧は分担するが、P型アノー
ド領域と半導体基板の間は絶縁膜で分離されているた
め、素子のスイッチング損失の原因である過剰キャリア
の蓄積は半導体基板で発生しない。したがって前記N型
高比抵抗半導体ベース基板の厚みの減少分だけスイッチ
ング特性は改善される。
(10) In the invention of claim 1, since the N-type cathode region and the P-type anode region are provided on the same surface side of the N-type high resistivity semiconductor base substrate, the withstand voltage is the same as that of the P-type anode region. Not only between the N-type cathode regions,
The voltage is also shared and applied between the P-type anode region and the semiconductor substrate. As a result, the thickness of the N-type high specific resistance semiconductor base substrate can be reduced to half or less as compared with the conventional vertical element. Further, although the withstand voltage is shared as described above, since the P-type anode region and the semiconductor substrate are separated by the insulating film, accumulation of excess carriers, which causes switching loss of the element, does not occur in the semiconductor substrate. Therefore, the switching characteristics are improved by the reduction of the thickness of the N-type high resistivity semiconductor base substrate.

【0011】(11)請求項2の発明において、N型高
比抵抗半導体ベース基板とP型アノード領域の間に比較
的高濃度のN型バッファ層を形成してpinベース構造
とすることにより、N型高比抵抗半導体ベース基板の厚
みがさらに薄くなり、スイッチング特性の改善がよりい
っそう期待できる。
(11) In the invention of claim 2, by forming a relatively high concentration N type buffer layer between the N type high resistivity semiconductor base substrate and the P type anode region to form a pin base structure, The thickness of the N-type high resistivity semiconductor base substrate is further reduced, and further improvement in switching characteristics can be expected.

【0012】(12)請求項3〜請求項7の発明におい
て、P型アノード領域に近いP型ゲート領域を深く形成
しているので、P型アノード領域と複数のN型カソード
領域との電流経路の実質的な距離の差は従来に比べて緩
和される。これによってカソード電流密度の不均一はほ
ぼ解消され、大容量SIサイリスタを実現することがで
きる。また深いP型ゲート領域直下で、ターンオフ時の
静電誘導効果によって、より早く全体の電流経路が遮断
されるので、スイッチング特性も向上する。
(12) In the inventions of claims 3 to 7, since the P-type gate region near the P-type anode region is deeply formed, the current path between the P-type anode region and the plurality of N-type cathode regions. The substantial difference in distance is reduced as compared with the conventional one. As a result, the nonuniformity of the cathode current density is almost eliminated, and a large capacity SI thyristor can be realized. Further, immediately below the deep P-type gate region, the entire current path is cut off earlier due to the electrostatic induction effect at the time of turn-off, so that the switching characteristic is also improved.

【0013】(13)請求項8の発明において、アノー
ド金属電極をN型高比抵抗半導体ベース基板にショート
させた構造であるので、ターンオフ時のN型高比抵抗半
導体ベース基板中の過剰キャリア排出が速くなり、スイ
ッチング特性が向上する。
(13) In the invention of claim 8, since the anode metal electrode is short-circuited to the N-type high resistivity semiconductor base substrate, excess carriers are discharged from the N-type high resistivity semiconductor base substrate at turn-off. Is faster and the switching characteristics are improved.

【0014】(14)請求項9の発明において、P型ゲ
ート領域よりも深く且つゲート金属電極に接続されない
P型層を設け、いわゆるフローティング電極としたの
で、カソード電流密度の不均一が緩和される。
(14) In the invention of claim 9, since the P-type layer deeper than the P-type gate region and not connected to the gate metal electrode is provided to form a so-called floating electrode, the unevenness of the cathode current density is alleviated. .

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明は、高耐圧SIサイリスタ
においてSOI(Silocon on Insula
tor)構造を適用することにより、ベース厚みを1/
2〜1/10に薄くして高周波化できるようにしたもの
である。以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態
を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to an SOI (Silocon on Insula) in a high withstand voltage SI thyristor.
The base thickness is reduced to 1 /
The thickness is reduced to 2 to 1/10 so that the frequency can be increased. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】(実施の形態1)本発明では図1に示すよ
うに、MOSFETやIGBT等の低容量の集積素子に
用いられているSOI基板上に、SIサイリスタをいわ
ゆるラテラル型(横型)に形成した。SOI基板は、例
えば表面に酸化ケイ素膜が形成されている2枚のSi単
結晶ウエハーを直接貼りあわせて、熱処理し、研磨して
仕上げる、いわゆるSDB(Silicon Dire
ct Bonding)技術によって作製できる。
(Embodiment 1) In the present invention, as shown in FIG. 1, an SI thyristor is formed in a so-called lateral type (horizontal type) on an SOI substrate used for a low capacity integrated device such as a MOSFET or an IGBT. did. The SOI substrate is a so-called SDB (Silicon Dire) in which, for example, two Si single crystal wafers each having a silicon oxide film formed on the surface are directly bonded, heat-treated, and polished to finish.
ct Bonding) technology.

【0017】図1において図9と同一部分は同一符号を
もって示している。9は半導体基板であり、該基板の一
方の面には絶縁膜(SiO2)8を介してベース層5が
設けられ、他方の面にはカソード金属電極11が設けら
れている。このカソード金属電極11は、複数のカソー
ド層3上に各々設けられたカソード金属電極1に接続さ
れている。ベース層5の、カソード層3およびゲート層
4から所定距離隔てた同一平面にはアノード層16が形
成されている。17はアノード金属電極である。
In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 9 are designated by the same reference numerals. A semiconductor substrate 9 has a base layer 5 provided on one surface of the substrate via an insulating film (SiO 2 ) 8 and a cathode metal electrode 11 provided on the other surface. The cathode metal electrode 11 is connected to the cathode metal electrodes 1 provided on the plurality of cathode layers 3, respectively. An anode layer 16 is formed on the same plane of the base layer 5 separated from the cathode layer 3 and the gate layer 4 by a predetermined distance. Reference numeral 17 is an anode metal electrode.

【0018】図からわかるように耐電圧はカソード層3
とアノード層16の間だけでなく、半導体基板9とアノ
ード層16の間にも分担して印加される。これによりベ
ース層5の厚みは従来の縦型素子に比べて半分以下にす
ることができる。ところで、前記のように耐電圧は分担
するが、半導体基板9とアノード層16の間は絶縁膜8
で分離されているため、素子のスイッチング損失の原因
である過剰キャリアの蓄積は半導体基板9で発生しな
い。したがって前記ベース層5の厚みが減少する分だけ
スイッチング特性の改善が期待できる。
As can be seen from the figure, the withstand voltage is the cathode layer 3
And the anode layer 16 as well as between the semiconductor substrate 9 and the anode layer 16. As a result, the thickness of the base layer 5 can be reduced to less than half that of the conventional vertical element. By the way, although the withstand voltage is shared as described above, the insulating film 8 is provided between the semiconductor substrate 9 and the anode layer 16.
Therefore, the accumulation of excess carriers, which is the cause of the switching loss of the element, does not occur in the semiconductor substrate 9. Therefore, it is expected that the switching characteristics are improved by the amount that the thickness of the base layer 5 is reduced.

【0019】(実施の形態2)本発明では図2に示すよ
うに、前記図1の構造のSIサイリスタのベース層5と
アノード層16の間に、比較的高濃度のN型バッファ層
20を付加してpinベース構造とした。図2において
図1と同一部分は同一符号をもって示している。図2に
よれば図1のものよりもさらにベース層5の厚みが薄く
なり、その厚み減少分だけさらにスイッチング特性の改
善が期待できる。
(Embodiment 2) In the present invention, as shown in FIG. 2, a relatively high concentration N-type buffer layer 20 is provided between the base layer 5 and the anode layer 16 of the SI thyristor having the structure shown in FIG. It was added to form a pin base structure. 2, the same parts as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals. According to FIG. 2, the thickness of the base layer 5 becomes thinner than that of FIG. 1, and it can be expected that the switching characteristics will be further improved by the reduced thickness.

【0020】(実施の形態3)横型素子の欠点は、カソ
ード層とアノード層が同一平面に形成されているため、
アノード層に近いカソード層ほどオン電流が流れやすい
という、いわゆるカソード電流密度の不均一が生じるこ
とである。大容量素子への応用を考えた場合、これは致
命的である。そこで本発明では図3に示すように、アノ
ード層16に最も近いゲート層を、トレンチ溝21を形
成した後に形成することで深いゲート層24を形成し
た。トレンチ溝21は、例えば酸化ケイ素膜等をマスク
にして電界をかけた反応性イオンによるエッチングによ
り、微細化を損なわずに均一に形成できる。尚図3にお
いて図1と同一部分は同一符号をもって示している。
(Embodiment 3) A drawback of the lateral device is that the cathode layer and the anode layer are formed on the same plane.
This means that a so-called non-uniformity of the cathode current density occurs in which the ON current flows more easily in the cathode layer closer to the anode layer. This is fatal when considering application to a large capacity element. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, the deep gate layer 24 is formed by forming the gate layer closest to the anode layer 16 after forming the trench groove 21. The trench groove 21 can be formed uniformly without damaging the miniaturization, for example, by etching with a reactive ion that is applied with an electric field using a silicon oxide film or the like as a mask. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0021】このようにトレンチ溝21に形成された深
いゲート層24により、アノード層16と複数のカソー
ド層3との電流経路の実質的な距離の差は従来に比べて
ドラスチックに緩和される。これによってカソード電流
密度の不均一はほぼ解消され、大容量SIサイリスタを
実現することができる。さらにトレンチ溝21に形成さ
れた深いゲート層24の直下で、ターンオフ時の静電誘
導効果によって、より早く全体の電流経路が遮断される
ので、スイッチング特性も向上する。
Due to the deep gate layer 24 formed in the trench groove 21 as described above, the substantial difference in the current path between the anode layer 16 and the plurality of cathode layers 3 is drastically relaxed as compared with the conventional one. As a result, the nonuniformity of the cathode current density is almost eliminated, and a large capacity SI thyristor can be realized. Further, immediately below the deep gate layer 24 formed in the trench groove 21, the entire current path is cut off earlier due to the static induction effect at the time of turn-off, so that the switching characteristic is also improved.

【0022】(実施の形態4)本発明では図4に示すよ
うにアノード層16に最も近いゲート層より複数のゲー
ト層を、トレンチ溝21a,21bを形成した後に形成
することで、深いゲート層24a,24bを形成した。
トレンチ溝21a,21bの深さはアノード層16より
遠いゲート層ほど浅くなるようにしている。これによ
り、アノード層16と複数のカソード層3との電流経路
の実質的な距離の差は前記実施の形態3の素子よりもさ
らに緩和される。尚図4において図1と同一部分は同一
符号をもって示している。
(Embodiment 4) In the present invention, as shown in FIG. 4, a plurality of gate layers closer to the anode layer 16 than the gate layer are formed after the trench grooves 21a and 21b are formed. 24a and 24b were formed.
The depth of the trench grooves 21a and 21b is set to be shallower as the gate layer is farther from the anode layer 16. As a result, the substantial difference in the current path between the anode layer 16 and the plurality of cathode layers 3 is further alleviated as compared with the device of the third embodiment. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0023】[0023]

【実施例】前記アノード層16に最も近いゲート層24
aは、トレンチ溝を用いて形成するに限らず、図5の拡
散層32(深いゲート層)に示すように不純物拡散のみ
で形成しても良い。この場合も前記と同様の作用、効果
を奏する。
EXAMPLE A gate layer 24 closest to the anode layer 16
The a is not limited to be formed using the trench groove, but may be formed only by impurity diffusion as shown in the diffusion layer 32 (deep gate layer) in FIG. Also in this case, the same operation and effect as described above are obtained.

【0024】図5の実施例によればトレンチエッチング
加工を必要としないという利点があるが、拡散深さ分だ
け横方向拡散によりゲート幅が広くなっていまうという
問題がある。そこで図6に示すように、エピタキシャル
成長により埋め込みP型層43を埋め込んで拡散層42
と接続させ、横方向拡散によるゲート幅の増加を防止す
る。
The embodiment of FIG. 5 has the advantage that no trench etching is required, but has the problem that the gate width becomes wider due to the lateral diffusion by the diffusion depth. Therefore, as shown in FIG. 6, the buried P-type layer 43 is buried by epitaxial growth to diffuse the diffusion layer 42.
To prevent the gate width from increasing due to lateral diffusion.

【0025】また図7に示すように、ベース層5のアノ
ード金属電極17側にショート拡散層44を形成するこ
とにより、アノード金属電極17をベース層5に短絡さ
せても良い。すなわちアノード層16とベース層5をア
ノード金属電極17によって短絡させる。このように構
成することにより、ターンオフ時のNベース中の過剰キ
ャリア排出が速くなり、スイッチング特性が向上する。
図7は、本実施例を図3(実施の形態3)の素子に適用
したものであるが、これに限らず図1、図2、図4、図
5、図6の素子に適用しても同様の作用、効果が得られ
る。
As shown in FIG. 7, the anode metal electrode 17 may be short-circuited to the base layer 5 by forming a short diffusion layer 44 on the anode metal electrode 17 side of the base layer 5. That is, the anode layer 16 and the base layer 5 are short-circuited by the anode metal electrode 17. With this configuration, the excess carriers in the N base are quickly discharged at turn-off, and the switching characteristics are improved.
FIG. 7 shows that the present embodiment is applied to the device of FIG. 3 (Embodiment 3), but the present invention is not limited to this, and is applied to the devices of FIGS. 1, 2, 4, 5, and 6. Also has similar actions and effects.

【0026】また前記アノード層に最も近い深いゲート
層上の電極を、ゲート制御電極と接続しない、いわゆる
フローティング電極として構成しても良い。すなわち図
8に示すように、アノード層16に最も近いゲート層4
よりもさらに近い部位に、該ゲート層4よりも深い独立
したP型層(ゲート層)24を設けて、これをフローテ
ィングゲート45とする。このように構成することによ
って、カソード電流密度の不均一の緩和効果は前記と同
様に期待できる。図8は本実施例を図3(実施の形態
3)の素子に適用したものであるが、これに限らず図
5、図6の素子に適用しても同様の作用、効果が得られ
る。尚図5〜図8において図1と同一部分は同一符号を
もって示している。
The electrode on the deep gate layer closest to the anode layer may be a so-called floating electrode which is not connected to the gate control electrode. That is, as shown in FIG. 8, the gate layer 4 closest to the anode layer 16 is formed.
An independent P-type layer (gate layer) 24, which is deeper than the gate layer 4, is provided at a position further closer than the gate layer 4 and is used as a floating gate 45. With this configuration, the effect of alleviating the nonuniformity of the cathode current density can be expected as in the above case. FIG. 8 shows the present embodiment applied to the element of FIG. 3 (Embodiment 3), but the present invention is not limited to this, and the same action and effect can be obtained when applied to the elements of FIG. 5 and FIG. 5 to 8, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように本発明によれば次のような
優れた効果が得られる。 (1)請求項1〜9の発明によれば、SOI基板上にS
Iサイリスタを横型に形成したので、耐電圧が分担され
てベース層の厚みを薄くすることができ、これによって
高圧大容量SIサイリスタを高周波化することができ
る。
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained. (1) According to the inventions of claims 1 to 9, S is formed on the SOI substrate.
Since the I thyristor is formed in the horizontal type, the withstand voltage is shared and the thickness of the base layer can be reduced, which allows the high voltage and large capacity SI thyristor to have a high frequency.

【0028】(2)請求項3〜7の発明によれば、P型
アノード領域に近いP型ゲート領域を深く形成したの
で、電流経路の距離差が緩和されてカソード電流密度の
不均一は解消されて大容量SIサイリスタが実現できる
とともに、スイッチング特性も向上する。
(2) According to the inventions of claims 3 to 7, since the P-type gate region close to the P-type anode region is deeply formed, the distance difference between the current paths is alleviated and the nonuniform cathode current density is eliminated. As a result, a large-capacity SI thyristor can be realized and the switching characteristics are improved.

【0029】(3)請求項8の発明によれば、P型アノ
ード領域とN型高比抵抗半導体ベース基板をアノード金
属電極によって短絡するように構成したので、ターンオ
フ時のNベース中の過剰キャリア排出が速くなり、スイ
ッチング特性が向上する。
(3) According to the invention of claim 8, since the P-type anode region and the N-type high specific resistance semiconductor base substrate are short-circuited by the anode metal electrode, excess carriers in the N-base at turn-off are provided. Ejection becomes faster and switching characteristics are improved.

【0030】(4)請求項9の発明によれば、P型ゲー
ト領域よりも深く且つゲート金属電極に接続されないP
型層を設け、いわゆるフローティング電極としたので、
カソード電流密度の不均一が緩和される。
(4) According to the invention of claim 9, P which is deeper than the P-type gate region and is not connected to the gate metal electrode
Since the mold layer is provided and the so-called floating electrode is used,
The non-uniformity of the cathode current density is alleviated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す要部断面図。FIG. 1 is a sectional view of a main part showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例を示す要部断面図。FIG. 2 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例を示す要部断面図。FIG. 3 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例を示す要部断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts showing another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例を示す要部断面図。FIG. 5 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例を示す要部断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of essential parts showing another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例を示す要部断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of essential parts showing another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例を示す要部断面図。FIG. 8 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention.

【図9】従来のSIサイリスタの一例を示す要部断面
図。
FIG. 9 is a sectional view of an essential part showing an example of a conventional SI thyristor.

【符号の説明】 1,11…カソード金属電極 2…ゲート金属電極 3…カソード層 4…ゲート層 5…ベース層 6,16…アノード層 7,17…アノード金属電極 8…絶縁膜 9…半導体基板 20…N型バッファ層 21,21a,21b…トレンチ溝 24,24a,24b…深いゲート層 32,42…拡散層 43…埋め込みP型層 44…ショート拡散層 45…フローティングゲート[Description of Reference Signs] 1, 11 ... Cathode metal electrode 2 ... Gate metal electrode 3 ... Cathode layer 4 ... Gate layer 5 ... Base layer 6, 16 ... Anode layer 7, 17 ... Anode metal electrode 8 ... Insulating film 9 ... Semiconductor substrate 20 ... N-type buffer layer 21, 21a, 21b ... Trench groove 24, 24a, 24b ... Deep gate layer 32, 42 ... Diffusion layer 43 ... Buried P-type layer 44 ... Short diffusion layer 45 ... Floating gate

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、該半導体基板の一方の面
に絶縁膜を介して形成されたN型高比抵抗半導体ベース
基板と、該N型高比抵抗半導体ベース基板の表面の所定
部位に設けられた複数のスリット状のN型カソード領域
と、前記N型高比抵抗半導体ベース基板の前記と同一表
面の他の部位に設けられたP型アノード領域と、前記N
型カソード領域を取り囲むように形成された、電流のオ
ン、オフ制御を行うためのP型ゲート領域とを備え、 前記N型カソード領域上および前記半導体基板の他方の
面にカソード金属電極を各々設け、それらカソード金属
電極どうしを接続して構成したことを特徴とする静電誘
導型サイリスタ。
1. A semiconductor substrate, an N-type high specific resistance semiconductor base substrate formed on one surface of the semiconductor substrate via an insulating film, and a predetermined portion on the surface of the N-type high specific resistance semiconductor base substrate. A plurality of slit-shaped N-type cathode regions provided, a P-type anode region provided at another portion of the same surface of the N-type high resistivity semiconductor base substrate, and the N-type cathode region.
A P-type gate region for controlling on / off of electric current, which is formed so as to surround the type cathode region, and a cathode metal electrode is provided on the N-type cathode region and the other surface of the semiconductor substrate, respectively. , An electrostatic induction type thyristor characterized in that the cathode metal electrodes are connected to each other.
【請求項2】 前記N型高比抵抗半導体ベース基板とP
型アノード領域の間に比較的高濃度のN型バッファ層が
形成されていることを特徴とする請求項1に記載の静電
誘導型サイリスタ。
2. The N-type high resistivity semiconductor base substrate and P
The static induction type thyristor according to claim 1, wherein an N-type buffer layer having a relatively high concentration is formed between the type anode regions.
【請求項3】 前記複数のP型ゲート領域のうち、前記
P型アノード領域に最も近い領域は、他のP型ゲート領
域よりも深く形成されていることを特徴とする請求項1
又は2に記載の静電誘導型サイリスタ。
3. The region of the plurality of P-type gate regions closest to the P-type anode region is formed deeper than the other P-type gate regions.
Alternatively, the electrostatic induction thyristor described in 2.
【請求項4】 前記複数のP型ゲート領域は、前記P型
アノード領域に近くなるにつれて深く形成されているこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の静電誘導型サイ
リスタ。
4. The electrostatic induction thyristor according to claim 1, wherein the plurality of P-type gate regions are formed deeper toward the P-type anode region.
【請求項5】 前記深く形成されるP型ゲート領域は、
トレンチ溝を形成した後に形成されていることを特徴と
する請求項3又は4に記載の静電誘導型サイリスタ。
5. The deeply formed P-type gate region comprises:
The static induction thyristor according to claim 3 or 4, which is formed after forming the trench groove.
【請求項6】 前記深く形成されるP型ゲート領域は、
トレンチ溝を形成せずに不純物拡散により形成されてい
ることを特徴とする請求項3又は4に記載の静電誘導型
サイリスタ。
6. The deeply formed P-type gate region comprises:
The electrostatic induction thyristor according to claim 3 or 4, wherein the trench groove is formed by impurity diffusion without being formed.
【請求項7】 前記深く形成されるP型ゲート領域は、
トレンチ溝を形成せずに不純物拡散により形成するとと
もに、エピタキシャル成長により埋め込んだP型埋め込
み層と接続させて形成することを特徴とする請求項3又
は4に記載の静電誘導型サイリスタ。
7. The deeply formed P-type gate region comprises:
The static induction thyristor according to claim 3 or 4, wherein the trench groove is formed by impurity diffusion without being formed, and is formed by being connected to a P-type buried layer buried by epitaxial growth.
【請求項8】 前記P型アノード領域と前記N高比抵抗
半導体ベース基板は、アノード金属電極により短絡され
ていることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4又
は5又は6又は7に記載の静電誘導型サイリスタ。
8. The P-type anode region and the N high resistivity semiconductor base substrate are short-circuited by an anode metal electrode, according to claim 1, 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7. The described electrostatic induction thyristor.
【請求項9】 前記P型アノード領域と、該領域に最も
近いP型ゲート領域の間に、前記P型ゲート領域よりも
深く、且つゲート金属電極に接続されないP型層を設け
たことを特徴とする請求項3又は5又は6又は7に記載
の静電誘導型サイリスタ。
9. A P-type layer deeper than the P-type gate region and not connected to the gate metal electrode is provided between the P-type anode region and the P-type gate region closest to the P-type anode region. The electrostatic induction type thyristor according to claim 3 or 5 or 6 or 7.
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